Für ihre Doktorarbeiten in der angewandten Forschung wurden am 28. Februar drei Nachwuchsforschende aus Dresden, Erlangen und Leipzig mit dem Hugo-Geiger-Preis ausgezeichnet. Der Preis wird jährlich durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) und die Fraunhofer-Gesellschaft vergeben und würdigt hervorragende, anwendungsorientierte Promotionsarbeiten, die in enger Kooperation mit einem Fraunhofer-Institut entstanden.
Platz 1: Neues Material für nicht-flüchtige Halbleiterspeicher
Hafniumoxid (HfO2) wird bisher in der Halbleitertechnologie für Transistoren und Kondensatoren verwendet. 2011 wurde eine neue Eigenschaft des kristallinen Stoffs entdeckt: seine Ferroelektrizität. Die Fähigkeit, eine spontane elektrische Polarisation zu erzeugen und damit wie ein Lichtschalter zwischen Speicherzuständen hin und her zu schalten, macht das Material interessant für sogenannte nicht-flüchtige Halbleiterspeicher (FeRAM) und neuromorphe Bauelemente. Arbeits- oder USB-Speicher, aber auch neuronale Netze für Künstliche Intelligenz (KI) könnten damit künftig wesentlich schneller, energiesparender, kostengünstiger und sicherer werden – und branchenübergreifend neue Entwicklungen vorantreiben.
Weil lange nicht vollständig verstanden wurde, wie genau sich ferroelektrisches HfO2 unter welchen Bedingungen verhält, konnte es bislang nicht zuverlässig eingesetzt werden. Das änderte Dr. Maximilian Lederer mit seiner Doktorarbeit. Am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden untersuchte er die kristalline Mikrostruktur des Materials und entwickelte es weiter. Auf Grundlage seiner Erkenntnisse entwickelte er neue Herstellungsprozesse für ferroelektrisches HfO2, die zum Beispiel Wachstum oder Zusammensetzung des Materials optimieren. Besonders die von ihm erstmals gezeigte feldinduzierte Kristallisation durch elektrische Spannung stieß als neue praxisnahe Methode auf großes Interesse in der Industrie. Der Dresdner Chiphersteller GlobalFoundries testet derzeit ferroelektrische Speicherbauelemente in einer Forschungs- und Entwicklungslinie. (oe)
